解读《MassiveFold：通过优化和平行化大规模采样揭示AlphaFold潜在能力》 背景和研究问题 蛋白质结构预测是生命科学中重要的研究领域，对于揭示分子生物学的基本机制具有重要意义。近年来，DeepMind开发的AlphaFold在这一领域取得了革命性进展，其模型在预测单一蛋白质链的结构方面表现卓越，广泛应用于蛋白质组学研究。然而，随着研究需求的增加，AlphaFold在处理复杂蛋白质组装和抗原-抗体等特定相互作用时存在诸多局限，例如计算时间长、对GPU资源需求高等问题。此外，虽然通过增加预测中的循环次数和采样密度可以提升预测质量，但这些方法进一步加重了计算负担。 为应对上述挑战，本文的研究者提出了一个名为MassiveFold的新框架。MassiveFold通过优化算法和大规模采样...
Parkinson’s Disease研究中的β波突发行为分析：基于小波的时频检测新框架 背景介绍 帕金森病（Parkinson’s Disease，PD）是一种常见的神经退行性疾病，其主要表现为运动功能障碍，包括震颤、僵硬和运动迟缓。近年来，研究发现PD患者的运动功能障碍与β波段（13-35 Hz）神经活动过度同步性密切相关。传统观念认为，PD患者的β波段活动呈持续性增强状态，但最新研究表明，这种活动并非持续存在，而是以短暂突发形式（β波突发）出现，并且这些突发的强度和持续时间在PD患者中显著增加。现有的检测方法大多聚焦于β波段的单一频率峰值，但这一局限可能忽视了β波段中其他重要的信息。为解决这一问题，本文提出了一种基于小波分解的新方法，用于识别和分析广频范围内的β波突发行为，并探讨其与运...
深度学习助力蛋白质设计：基于条件扩散模型的功能蛋白序列生成 蛋白质是生命科学研究和应用的核心，其多样性和功能复杂性为科学家提供了无数可能性。随着深度学习技术的发展，蛋白质设计正迈向一个全新高度。由上海交通大学、剑桥大学等多个机构的科学家联合发表的研究《A conditional protein diffusion model generates artificial programmable endonuclease sequences with enhanced activity》展示了一种名为“条件蛋白扩散模型”（Conditional Protein Diffusion Model, 简称 CPDiffusion）的创新方法，用于设计具有增强功能的人工蛋白质序列。这一研究已发表在《Ce...
解析PRRP和PRRPR的分子识别及信号传导机制 研究背景 神经肽作为神经系统中最丰富的信号分子，已识别出超过100种，其在代谢、痛觉、繁殖等生理过程中起着至关重要的作用。其中，RF-酰胺类神经肽以其C末端的Arg-Phe-NH₂（RF-酰胺）基序为特征，包括催乳素释放肽（PRRP）、神经肽FF（NPFF）、亲吻肽（Kisspeptin）等。RF-酰胺神经肽通过与特定G蛋白偶联受体（GPCR）结合，调控广泛的生理功能。然而，尽管PRRP及其受体PRRPR在调节压力、食欲、疼痛和心血管功能等方面具有重要意义，其与受体结合及活化的分子机制仍未被完全阐明。 PRRP是一种高度保守的RF-酰胺神经肽，其通过逆向药理学研究被鉴定为PRRPR的内源性配体。PRRP与PRRPR主要通过Gq/11信号通路传...
以微流控系统为基础的体节发生模型研究 背景与研究动机 体节的形成在脊椎动物胚胎发育中起到至关重要的作用，尤其对胚胎肌肉骨骼系统的布局和功能产生了决定性影响。体节发生主要是通过双侧的原节中胚层（presomitic mesoderm, PSM）在头尾方向逐渐分段形成对称的上皮体节的过程。在该过程中，生化信号（如成纤维细胞生长因子FGF和视黄酸RA等）的梯度变化以及生物力学的影响是至关重要的。然而，现有的体节发生模型大多采用悬浮培养的方式，缺乏对生化梯度和力学信号的精确控制，限制了对复杂生化-生物力学相互作用的研究。 在此背景下，由密歇根大学和哈佛大学的研究团队合作开展了一项研究，通过微流控装置构建了人类多能干细胞（hPSC）来源的PSM组织模型，并在该模型中引入外源生化梯度，从而实现了体节发生...
海马体中空间和时间整合与竞争机制的研究综述 研究背景与意义 在人类和动物的大脑中，空间和时间构成了情景记忆的主要维度，这些维度在个体对事件顺序、位置、时长等信息的编码中起到关键作用。长期以来，研究发现海马体是记忆的关键脑区，特别是在空间与时间的认知中发挥着重要作用。海马体中的位置细胞（place cells）能够准确表示个体在环境中的位置，而时间细胞（time cells）则用于表示特定的时间段。这些细胞的活动使得海马体有能力同时编码空间和时间信息，为情景记忆提供了基础。然而，空间与时间信息在海马体中的交互机制依然存在许多未解之谜。特别是对于单一神经元层面的空间-时间整合机制，尚缺乏系统性的研究。 为探究这一问题，Chen等人开展了该项研究，系统分析了海马体CA1区神经元在不同导航任务中的表...
本文是由张廷鑫、毕铖、李祎然等学者撰写的一篇生物医学研究论文，于2024年11月6日发表在《Neuron》期刊上。研究由清华大学-北京大学生命科学中心的团队主导，探讨了机械敏感性钙离子通道Piezo1的磷酸化修饰在生理功能中的调控机制。该论文揭示了Piezo1在机械敏感性的转导过程中，通过特定残基磷酸化来调节其功能，以实现血压稳态及运动表现的生理作用。此研究不仅填补了Piezo1通道后转录修饰调控机制的空白，还具有潜在的临床意义。 研究背景 Piezo1和Piezo2是已知的机械敏感性阳离子通道，它们在多种细胞类型中介导机械力的转导过程，如内皮细胞、红细胞、成骨细胞、心肌细胞等。Piezo1特别在内皮细胞中发挥关键作用，通过感知血流引发的剪切力来调控血管发育、血管张力和血压调节。然而，尽管P...
压力下表现失常的神经基础——对灵长类大脑奖励信号与运动准备过程的互动解析 研究背景 “压力下表现失常”（choking under pressure）指在重要时刻因压力而未能达到预期表现的现象，典型的例子包括专业运动员在关键比赛中的失误。然而，这种现象不仅局限于体育竞技，在学术考试、视频游戏、解谜等日常情境中也普遍存在。之前的神经影像学研究暗示，压力下表现失常可能涉及到奖励和运动控制的神经结构，然而具体的神经机制尚不清楚。 为更好地理解该现象背后的神经机制，来自美国卡耐基梅隆大学（Carnegie Mellon University）和匹兹堡大学（University of Pittsburgh）等机构的Adam L. Smoulder和Aaron P. Batista等研究人员联合开展了一...
研究背景 在我们日常生活中，顺序工作记忆（Sequence Working Memory，简称SWM）至关重要，例如填写出生日期时，需要将年份、月份和日期按特定顺序回忆并排列。然而，大脑如何实现顺序记忆中的信息控制以及如何在不同的任务需求下对信息进行灵活排序，目前仍是神经科学领域未解的谜题。为了深入探索这一过程，Jingwen Chen等学者在《Neuron》期刊发表了《Flexible Control of Sequence Working Memory in the Macaque Frontal Cortex》。研究由中国科学院神经科学研究所、美国纽约大学心理学系、上海临港实验室等单位的研究人员联合开展，通过对猕猴大脑前额叶的电生理记录，研究了猕猴在执行前向和反向记忆任务中的神经动态与...
研究背景 触觉振动编码的神经转换机制一直是神经科学研究的热点领域。日常生活中，我们通过对振动的感知获取外部环境的信息，例如手机振动提醒、汽车接近的提示等。哺乳动物的高频振动感知主要通过位于皮肤深层的帕奇尼小体（Pacinian corpuscles, PCs）来完成，这些感受器通过与脊髓背根神经节（dorsal root ganglia, DRG）中的感知神经元相连，将振动信号传递到中枢神经系统。然而，关于振动编码的时序性如何在中枢神经系统逐级转变为速率编码的具体机制尚不明确。为揭示这种编码转换的生物学基础，Kuo-Sheng Lee等人设计了一系列实验，详细探讨了振动信号在上行体感路径中转变的机制，特别是这一过程中丘脑的作用。该研究不仅揭示了体感路径中的神经编码转换的特征，还为神经假肢的触...